简易WSN定位算法及其实现

顾海军, 王 永, 崔启帆, 赵晓晖

(吉林大学 通信工程学院, 长春 130012)

0 引 言

无线传感器网络是一种跨学科技术, 在监控区域内布置大量廉价的传感节点, 以无线通信方式形成自组织多跳网络。基于Zigbee[1]协议的无线通信技术为无线传感器网络赋予了广阔的应用前景。部署无线传感网络的目的是协作地感知以及采集网络覆盖区域内的信息, 对采集的信息进行处理后, 反馈给观测者[2]。许多采集的信息必须被赋予坐标才具有意义, 即需要知道在什么地方发生了什么事情。因此, 无线传感网络的定位技术成为研究的热点。

WSN(Wireless Sensor Network)的定位方式众多, 根据其是否与距离相关, 大体可分为两类： 基于距离的定位方法和基于非距离的定位方式。其中基于距离的定位方法以距离作为定位的主要数据, 对距离进行直接测量, 有： TOA(Time of Arrival )、 TDOA(Time Difference of Arrival)、 AOA(Angle of Arrival)定位算法[3-6]。基于非距离的定位算法以跳数为主要依据, 有： DV-Hop(Distance Vector-Hop)、 APIT(Approximate Point in Triangle Test)、 MDS-MAP(Multidimen-Sional scaling Maximum a Posteriori Probability )定位算法[7-9]。基于距离的定位有较高的定位精度, 但需要额外的硬件, 功耗较大, 易受环境影响； 而基于非距离的定位, 环境约束较小, 但有较高的误差, 通信协议复杂, 难以实际应用。笔者提出了一种简易的实用定位方法, 其效率高, 功耗低, 能很好地满足实际应用需求。

1 定位算法

1.1 传统质心定位

在数学几何中, 多边形的几何中心称为质心。质心算法就是取几何多边形的各个顶点坐标的平均值, 即构成了质心节点的坐标。在运用质心定位算法进行盲节点定位时, 通常都是由盲节点单跳广播信息, 收到信息的各个参考节点即是多边形的各个顶点, 取收到盲节点信息的参考节点坐标的平均值就构成了盲节点的坐标位置。……